1. Cơ sở lớ luận:
Đột biến làm cho mỗi gen phỏt sinh ra nhiều alen (A đột biến A1, A2, A3 ... An) và đõy chớnh là nguồn nguyờn liệu sơ cấp cho quỏ trỡnh tiến hoỏ.
Giả sử1 locut cú hai alen A và a. Trờn thực tế cú thể xảy ra cỏc trường hợp sau:
Gen A đột biến thành gen a (đột biến thuận) với tần số u. A u a.Chẳng hạn, ở thế hệ xuất phỏt tần số tương đối của alen A là po. Sang thế hệ thứ hai cú u alen A bị biến đổi thành a do đột biến. Tần số alen A ở thế hệ này là: p1 = po – upo = po(1-u)
Sang thế hệ thứ hai lại cú u của số alen A cũn lại tiệp tục đột biến thành a. Tần số alen A ơ thế hệ thứ hai là: P2 = p1 – up1 = p1(1-u) = po(1-u)2
Vậy sau n thế hệ tần số tương đối của alen A là: pn = po(1-u)n
Từ đú ta thấy rằng: Tần số đột biến u càng lớn thỡ tần số tương đối của alen A càng giảm nhanh.
Như vậy, quỏ trỡnh đột biến đó xảy ra một ỏp lực biến đổi cấu trỳc di truyền của quần thể. Áp lực của quỏ trỡnh đột biến biểu hiện ở tốc độ biến đổi tần số tương đối của cỏc alen bị đột biến.
Alen a cũng cú thể đột biến thành A (đột biến nghịch) với tần số v. a v A
+ Nếu u = v thỡ tần số tương đối của cỏc alen vẫn được giữ nguyờn khụng đổi. + Nếu v = 0 và u > 0 → chỉ xảy ra đột biến thuận.
+ Nếu u ≠ v; u > 0, v > 0 → nghĩa là xảy ra cả đột biến thuận và đột biến nghịch. Sau một thế hệ, tần số tương đối của alen A sẽ là:
p1 = po – upo + vqo
Kớ hiệu sự biến đổi tần số alen A là ∆p
Khi đú ∆p = p1 – po = (po – upo + vqo) – po = vqo - upo
Tần số tương đối p của alen A và q của alen a sẽ đạt thế cõn bằng khi số lượng đột biến A→ a và a → A bự trừ cho nhau, nghĩa là ∆p = 0 khi vq = up. Mà q = 1- p.
→ up = v(1 – p) ↔ up + vp = v ↔ v u u q v u v p + = → + = 2. Cỏc dạng bài tập
- Dạng 1: Biết tỉ lệ kiểu hỡnh → xỏc định tần số alen, tần số phõn bố kiểu gen và trạng thỏi cõn bằng của quần thể sau khi xảy ra đột biến.
- Dạng 2: Biết số lượng alen và số lượng cỏc alen đột biến → xỏc định tần số đột biến gen thuận và nghịch.
- Dạng 3: Biết tần số đột biến thuận và nghịch, tổng số cỏ thể → Xỏc định số lượng đột biến.
BÀI TẬP Cể LỜI GIẢI
Bài 1: Một quần thể động vật 5.104 con. Tớnh trạng sừng dài do gen A quy định, sừng ngắn do gen a quy định. Trong quần thể trờn cú số gen A đột biến thành a và ngược lại, với số lượng bự trừ nhau. Tỡm số đột biến đú. Biết A đột biến thành a với tần số v, với u = 3v = 3.10-3
Giải:
Gọi : p là tần số của alen A và q là tần số của alen a -Tổng số alen trong quần thể: 5.104 x 2 = 105 (alen) -Tần số alen trội, lặn khi cú cõn bằng mới được thiết lập: +Tần số alen a : qa = 3 3 u v u v = v u + + = 0,75 +Tần số alen A : pA = 1- 0,75 = 0,25 -Số lượng mỗi alen trong quần thể:
+Số lượng alen A là: 0,25 . 105 = 2,5.104 +Số lượng alen a là: 0,75 . 105 = 7,5.104
-Số lượng đột biến thuận bằng đột biến nghịch và bằng.
3.10-3 x 2,5.104 = 75 (alen) hoặc 10-3 x 7,5.104 = 74 (alen)
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 2:Quần thể ban đầu cú 1000000 alen A và a. Tốc độ đột biến của alen A là 3.10-5, cũn của alen a là 10-5. Khi cõn bằng thỡ quần thể cú số lượng của từng alen là bao nhiờu?
Cho biết khụng tớnh ỏp lực của cỏc nhõn tố khỏc làm biến đổi cấu trỳc di truyền của quần thể?
Trong một quần thể gồm 2.105 alen. Tần số alen a bằng 25%. Khi quần thể cú 7 alen A bị đột biến thành a và 11 alen a đột biến thành A thỡ tần suất đột biến trong mỗi trường hợp bằng bao nhiờu?
Bài 3: Trong một quần thể cú 106 cỏ thể. Tần số alen a = 15 %. Trong quần thể cú 5 alen A bị đột biến thành a và 7 alen a đột biến thành A thỡ tần số đột biến trong mỗi trường hợp bao nhiờu. Giả thiết quần thể ban đầu cõn bằng
Bài 4: Giả sử 1 lụcut cú 2 alen A và a, thế hệ ban đầu cú tần số tương đối của alen A là p0. Quỏ trỡnh đột biến làm cho A → a với tần số u = 10-5.
a) Để p0 giảm đi 2 1
phải cần bao nhiờu thế hệ?
b) Từ đú em cú nhận xột gỡ về vai trũ của quỏ trỡnh đột biến trong tiến hoỏ?
Giải
a)Vỡ đột biến diễn ra theo chiều thuận, nờn ta cú: pn = po (1- u)n
trong đú: pn: tần số alen trội (A) ở thế hệ pn; po: tần số alen trội (A) ở thế hệ po ; u: tốc độ đột biến theo chiều thuận; n: số thế hệ.
=> 2 1
=> n = ln 0,5 5
ln(1 10 )− − ≈ 69.000 thế hệ.
b) Nhận xột về vai trũ của quỏ trỡnh đột biến trong tiến húa: gõy ỏp lực khụng đỏng kể cho quỏ trỡnh tiến húa.
Bài 5:1.a) Thế nào là ỏp lực của quỏ trỡnh đột biến?
b) Giả thiết đột biến thuận (A → a) với tần số u, đột biến nghịch (a → A) với tần số v.
- Nếu v = 0 và u > 0 sẽ làm cho tần số A giảm dần. Qui ước tần số alen A ở thế hệ khởi đầu là p0, hóy lập cụng thức tớnh tần số pn của alen A sau n thế hệ.
- Nếu u > v > 0, thỡ tần số tương đối của cỏc alen A và a sẽ đạt cõn bằng khi nào? Khi đú tần số tương đối của alen A và alen a được tớnh như thế nào?
Giải
1. a) Sự ảnh hưởng của số lượng đột biến đến tỉ lệ cỏc kiểu gen và tần số cỏc alen trong quần thể gọi là ỏp lực của quỏ trỡnh đột biến.
b) * Nếu v = 0 và u > 0
- Tần số của alen A ở thế hệ p1 là: p1 = p0 – u.p0 = p0(1-u) (1)
- Tần số của alen A ở thế hệ p2 là: p2 = p1 – u.p1 = p1(1-u) (2)
- Thay (1) vào (2) ta cú: p2 = p0(1-u).(1-u) = p0(1-u)2.
⇒ Sau n thế hệ, tần số của alen A là: pn = p0(1-u)n.
* Nếu u > v > 0, thỡ tần số tương đối của cỏc alen A và a sẽ đạt cõn bằng khi số lượng đột biến thuận và nghịch bự trừ cho nhau (tức là v.qa = u.pA).
Khi đú tstđ của cỏc alen được tớnh như sau:
v.q = u.p mà p = 1- q; do đú v.q = u(1-q) ⇒ v.q = u – u.q
⇒ v.q + u.q = u ⇒ qa = u/u+v Tương tự ta cú: pA = v/u+v